Ссылка на полный текст: Бранец Владимир Николаевич. Записки инженера
Навигация:
Исследование режимов орбитальной ориентации
Спутник «Молния»
Комментарии к программе Н-1
Система управления для «Союзов»
Двигатели
Переход к двухкомпонентному топливу
БЦВМ «Аргон-16»
Корабль «Союз Т» (7К-СТ, 11Ф732)
Оперативное запоминающее устройство для «Аргон-16»
Отказ радиолокатора «Игла» как повод для решения задачи о сближении с молчащей станцией
Режим сближения с некооперированной целью в операции спасения «Салют-7»
Последний полёт корабля серии «Союз Т»
Спецвычислитель спуска 2СН
Датчик угловой скорости БИНС
Система ориентации и управления движением станции «Мир»
Бортовой вычислительный комплекс «Салют-5Б» орбитальной станции «Мир»
Телеоператорный режим управления (ТОРУ)
Критические события в полете станции «Мир»
Отбой динамических режимов - "команда Ляхова"
Выход из строя модуля «Спектр» станции «Мир»
Гиродины станции «Мир»
Центральный вычислитель ЦВУ С-5 станции «Мир»
Звёздный датчик
Валентин Петрович Глушко
Исследование и отработка режимов орбитальной ориентации при летных испытаниях «Зенитов» в период 1961-1963 годов поставили ряд вопросов. Помимо упомянутых выше проблем устойчивости процесса начальной ориентации и экономичности системы по расходам рабочего тела, о чем я упомянул выше, оказалось, что повышение точности ориентации от углового градуса к угловым минутам требует целого ряда приборных и алгоритмических усложнений системы. Стало понятно, что простейший контур из датчика ИКВ и гироорбиты может обеспечить точность ориентации прядка одного углового градуса, а для более точного управления необходимо серьезное усовершенствование системы. К моменту завершения работ в ОКБ-1 по спутнику «Зенит-2» у меня было уже несколько печатных работ по тематике орбитальной ориентации, и я выбрал эту тему в качестве темы своей кандидатской диссертации.
В 1964 году тематику «Зенита-4» передали в филиал № 3 ОКБ-1, и именно там она получила достойное развитие. Диссертацию я написал в свободное от работы время - к концу 1964 года. Весной 1965 года прошла предзащита моей работы в кабинете Бориса Викторовича, работа получила одобрение. Один из основных выводов моей работы, помимо всяких методов фильтрации и учета разнородных составляющих ошибок датчика ИКВ и гироскопа, состоял в том, что для точной ориентации нужно так или иначе приходить к применению звездных датчиков.
После моего доклада Борис Викторович попросил меня остаться и высказал свое мнение о моем докладе: «Так докладывать нельзя. Вы в основном рассказываете то, что вам интересно, но это неправильно. Вам интересны сложные формулы и математические преобразования, но слушающим вас это не нужно, они должны понять основной смысл вашей работы. Если автор говорит много и непонятно, то мне совершенно ясно, что он сам плохо понимает свою тему. Нужно предельно просто изложить суть дела, желательно в виде нескольких основных положений. В каждом положении или теме нужна некоторая интрига, поясняющая суть проблемы, например: мы думали, что достаточно иметь датчик ИК вертикали с приборной ошибкой в 10 угловых минут, чтобы обеспечить такого же класса точность ориентации. Однако исследования реальных режимов ориентации при полетах наших объектов показали, что этого мало. Дело в том, что… и т. д. и т. п. Составьте свой доклад в письменном виде и выучите его». Я последовал совету своего учителя.
Судьба автоматического спутника «Молния», так же как и «Зенита», оказалась очень интересной и неординарной. Филиал № 2 (это предприятие тогда носило название КБ прикладной механики) свой первый спутник «Молния-1» изготовил и запустил на высокоэллиптическую орбиту в 1967 году. Производство этого типа спутников продолжалось до 1983 года, всего было изготовлено 36 объектов. С 1974 года начался выпуск модернизированного спутника связи «Молния-2», вес выводимого спутника был увеличен на 100 кг за счет носителя 8К78, который после некоторой модернизации тоже получил название «Молния». Энергетика, выделяемая на бортовой ретранслятор, который был существенно доработан, была увеличена до 960 Вт против 460 Вт на исходном изделии за счет наращивания площадей солнечных батарей. Ресурс спутника «Молния-2», также как и его предшественника, был на уровне 1-1,5 года. В этом вопросе критическим обстоятельством оказалась орбита спутника, проходящая через все радиационные пояса Земли, воздействие излучения этих поясов сильно снижало энергетику солнечных батарей.
Всего было изготовлено 19 спутников этого типа, и в конце 1977 года НПО ПМ (такое название получило это предприятие в этом году) изготовило следующую модификацию - «Молния-3», в которой существенно были увеличены энергетические и пользовательские параметры бортового ретранслятора. Спутник имел вес 1740 кг, мощность 1000 Вт и ресурс работы три года. Этот спутник стал основным для сети телевизионных станций «Орбита» и «Интервидения», всего было запущено на орбиту 48 таких спутников.
В 1983 году по заказу МО была создана модификация спутника - «Молния-1T» весом 1600 кг, мощность на БРК 930 Вт и ресурс два года; всего было изготовлено и запущено на орбиту 25 таких спутников.
В 2001 году появилась последняя модификация - «Молния-ЗК», имеющая вес 1740 кг, мощность, выделяемую на полезную нагрузку, 1470 Вт и ресурс работы на орбите - пять лет. Такая долгая жизнь космического изделия - это скорее исключение, а не правило, поскольку правилом для таких высокотехнологичных и дорогих изделий, как космический аппарат, является или единичный объект, или малая серия. Долгая цепочка модификаций КА говорит об уникальности космического проекта.
Спутник связи «Молния-1», в разработке и испытаниях которого мне довелось участвовать, безусловно, является уникальным космическим изделием. Значимость этого изделия для страны оказалась такой, что в 1967 году проект был удостоен Государственной премии. В больших организациях, как, например, ОКБ-1, складывается своя система выдвижения кандидатов для награждения - зачастую большая часть из них имеет слабое отношение к тематике работы. Я был свидетелем того, каких усилий стоило Б.В. Раушенбаху отстоять кандидатуру Е.Н. Токаря, который, безусловно, был достоин высокой награды. Премию получили Б.Е. Черток руководитель проектной группы
Среди новых технических решений была предложена, но, к сожалению, сомнительным образом реализована идея повышения надежности ракетных двигателей за счет введения их автоматической диагностики - так называемая система КОРД. Правильная идея С.П. Королёва о возможности резервирования ракетных двигателей при параллельной работе большого их числа технически была осуществлена далеко не лучшим образом, что и покажут потом летные испытания. Заметим, что такую же идею использовал Вернер Фон Браун при создании первой ступени PH «Сатурн-1», где было установлено восемь РД, работающих параллельно. В одном полете был сымитирован отказ РД, более того, при этом за счет реально появившегося отказа произошло отключение двух двигателей - и ракета нормально выполнила свою задачу.
Вместо того чтобы иметь встроенную в каждый РД диагностику для его отключения при опасных аномалиях его работы (пусть даже самую простую), как это было сделано у американцев, на Н-1 была разработана централизованная система, которая на основе информации об оборотах ТНА (турбонасосный агрегат) и давлениях в камерах сгорания (специально встроенных датчиков в каждый двигатель, а также телеметрических данных о температурах и параметрах вибрационных перегрузок при работе каждого РД) должна была определить дефектный РД и выключить его до наступления необратимых последствий. Кроме того, при этом отключался нормально работающий противоположный РД для исключения влияния отказа двигателя на угловую стабилизацию ракеты. Эта система сыграла негативную роль - создала иллюзии при расчетах реальной надежности ракеты.
Вместо требований к уровню надежности РД с учетом его встроенной диагностики, в которых следовало оговорить вероятность отказа РД при минимальной вероятности катастрофы (взрыва), РД, по сути дела, освободили от требования самоконтроля, поручив эту функцию отдельной системе - КОРД. Эта система понизила в целом надежность ракеты на величину, определяемую ее собственной надежностью, которая из-за сложных алгоритмов диагностики, реализованных не на бортовом компьютере, а на аналоговой технике, подверженной сбоям и помехам, оказалась невысокой.
Первые два пуска ракеты показали ущербность этой системы, поэтому на последующих пусках ввели блокировку ее действий в первые 50 секунд полета. Программа летных испытаний комплекса Н-1 была тоже составлена далеко не лучшим образом, что стало ясно после второго неудачного пуска в 1969 году, о чем писал маршал Н.И. Крылов. При сравнении нашей программы стендовых и летных испытаний с американской можно понять, как можно было бы ее улучшить.
Но в любом случае основной причиной аварийных пусков была недостаточная наземная отработка ракетных двигателей, более того, уже и тогда становилось понятно, что ресурс работы РД необходимо существенно (в два-три раза) увеличить, и это увеличение должно быть подтверждено наземными испытаниями. Программа серьезной доработки ракетных двигателей была принята и начала реализовываться с 1970 года, к 1974 году она была практически выполнена.
В 1968 году Евгений Васильевич Шабаров, назначенный В.П. Мишиным главным конструктором корабля 7К-С, начал согласование с заказчиком (военным представительством) технического задания на этот корабль. Ставилась задача создать трехместный корабль с более высокой энергетикой, маневренностью и с возможностью размещения на нем большего количества аппаратуры для проведения военных исследований. Планировалось увеличение длительности полета. Помимо предложений по кораблю, предстояло определить технические параметры всех бортовых систем.
Корабль получил заводской индекс 11Ф732. Систему управления мы, ее разработчики, позднее назвали «Чайкой-3» как продолжение систем «Востока» и «Зенита». Такое имя этим системам дал в свое время Б.В. Раушенбах. Все «управленцы» Бориса Викторовича понимали, что новую разработку нужно делать с применением бортовой вычислительной машины, особых колебаний в этом вопросе ни у кого не было. Б.В. Раушенбах на проведенном им совещании определил две группы: одна - от теоретического отдела В.П. Легостаева, а вторая от системно-схемного отдела Е.А. Башкина. Предварительные разговоры об этой теме шли уже давно, и руководитель сектора Е.Н. Токарь весьма скептически смотрел на это изделие, более того, поскольку я горел желанием принять участие в этом проекте, он меня отговаривал.
Его соображения были довольно серьезны: «…Корабль плохо сделан, много контуров управления, сложное взаимодействие между ними и еще эта ионная система… Вполне вероятно, эту тему закроют, и так этих разных «Союзов» уже много делается, потраченные тобой силы будут напрасными. А потом… пилотируемый корабль, большая вероятность какой-нибудь аварии, и вляпаешься ты …»
Но у меня в то время было какое-то предчувствие, что именно в работе по этой теме появятся возможности самому решать все проблемы по-новому, мне нужна была собственная разработка системы управления. Полученный к этому времени опыт разработки и летных испытаний изделий, в которых я принимал непосредственное участие, равно как и опыт работ соседних секторов отдела 27, давал мне основание для уверенности. Ошибка или некачественное соединение в электрической схеме прибора управления, отказ могли привести к неудаче. Масштаб космического полета, в котором принимали участие тысячи специалистов, сотни предприятий, был, безусловно, несопоставим с проблемами качества отработки, гарантирующего своевременное устранение ошибки.
К этому времени становилось все более понятно, что осуществлять устранение такого рода ошибок методом последовательных летных испытаний - явно не тот путь развития космической техники, который может быть признан приемлемым. Но в начале наших космических разработок, к сожалению, зачастую было именно так, и такой подход последовательных отработочных пусков имел свое рациональное объяснение. Одновременно происходила отработка ракет-носителей, космических аппаратов, их систем и управления полетом.
Для ориентации требовалась поначалу очень малая реактивная тяга - уровня десятков граммов. Самым простым решением было использование двигателей на сжатом газе, по этой причине первые поколения изделий, в том числе и описанные мной в предыдущих главах, имели именно такие исполнительные органы. Удельный импульс таких двигателей не превышал 60 сек. Хранение сжатого под большим давлением газа в шаровых баллонах приличного веса, естественно, не очень удачное техническое решение, но в начале космических полетов, когда операции управления были минимальными, это было приемлемо. Однако далее на кораблях сближения 7К-ОК импульсы тяги требовались на порядок больше, так появились однокомпонентные реактивные двигатели причаливания и ориентации, где в качестве реактивного топлива использовалась перекись водорода с удельным импульсом в пределах 120-180 сек.
Для ориентации нужны были двигатели тягой в сотни граммов и килограммы, а для причаливания - как минимум в десять раз больше. На кораблях 7К-ОК уже использовалось два типа РД: большой тяги для маневров и спуска на двухкомпонентном топливе и малые (средние) РД на перекиси водорода. Такие же двигатели были установлены и на спускаемом аппарате «Союза» для управления спуском при полете в атмосфере. Заметим, что эти двигатели сохранены и в последней модификации спускаемого аппарата летающего сегодня пилотируемого корабля.
... полетах «Союзов» быстро выяснилось, что критическим становится малый запас именно однокомпонентного топлива для ориентации и причаливания, его хватало только на одну попытку. Так что в новой разработке наших инженеров для корабля 7К-С этот критический узел оказался «удачно развязанным» за счет использования более эффективного двухкомпонентного топлива, доступного для всех его двигателей. Это инженерное решение дало огромное проектное преимущество кораблю: снимался второй маршевый РД (резервирующий), двигательная система имела объединенные баки и резервированные комплекты двигателей причаливания и ориентации.
К началу 1972 года НИЭМ изготавливает первую ЦВМ «Аргон-16» в виде отдельных блоков и весной привозит к нам на стенд ЦВМ, пульты управления и наладочные оперативные запоминающие устройства (ОЗУ). К этому времени у нас был создан пульт - имитатор среды с большим количеством сигнальных транспарантов, кнопок выдачи команд, цифровых индикаторов ПРВИ. Пульт был установлен и занимал поверхность письменного стола, но количество оборудования создаваемого наземного комплекса отладки вместе с поставленными из НИЭМа блоками оказалось существенно большим. Рядом находился другой пульт - контроля и управления (ПКУ) работой ЦВМ, который позволял осуществлять управление ходом вычислительного процесса (останов по адресу, по прерыванию и т. п.) и контроль основных регистров ЦВМ. Кроме того, вблизи от машины были установлены наладочная память объемом 4К - 16 разрядных слов на магнитных сердечниках, устройства ввода информации (программ) в эту память и ряд других приборов подготовки перфоленты.
Уникальность БЦВК «Аргон-16» в том, что это был единственный в истории отечественной космонавтики бортовой компьютер, не имевший на протяжении 35 лет функциональных отказов во время его штатной эксплуатации.
Первым электронным прибором, которому уделялось самое серьезное внимание, был, конечно, наш БЦВК «Аргон-16». Вычислительный комплекс, построенный по трехканальной схеме с восстановлением информации, был очень надежным при работе в штатной троированной конфигурации. Однако при проведении испытаний на заводе и на полигоне возникши серьезные трудности: этот сложный прибор содержал более 12 тысяч микросхем, для оценки всех резервов необходимо было проводить проверки отдельно по всем трем каналам. Идеология трехканального исполнения в свое время возникла как ответ на такое требование: найти структуру, которая бы надежно работала при низкой надежности элементов. Никто не собирался допускать к полету систему с имеющимися отказами, поэтому испытания работы БЦВК проводились последовательно на всех трех каналах отдельно.
Стало понятно, что без решения проблем получения высокой надежности электронных компонентов и надежности технологии изготовления этого прибора пройти цикл испытаний по принятой методике практически невозможно. В этом мы убедились при подготовке первых изделий, где использовались БЦВК изготовления опытного производства НИИ «Аргон»: пройти так называемые поканальные испытания было чрезвычайно сложно, тем более что длительность испытаний всех систем корабля достигала в среднем полугода.
Надо отдать должное советской структуре военно-промышленного комплекса: решение проблемы надежности было организовано на нескольких уровнях. Первый - это проведение ряда мероприятий по повышению надежности микросхем за счет технологии производства. Комплект интегральных микросхем передали концерну «Электрон» (г. Воронеж). Это было высокотехнологичное производство, выпускавшее особо надежную элементную базу серии «О» и «ОС». Второй уровень - внедрение жесткого контроля за технологией производства на серийном заводе САМ им. ВД Калмыкова в Москве, этому предприятию с 1973 года было поручено изготовление БЦВК. Контроль за производством осуществляла очень квалифицированная военная приемка как самого завода, так и НИИ «Аргон», которому было поручено авторское сопровождение производства.
Не сразу, но примерно за три-четыре года (то есть за беспилотный период) проблема надежности этого сложного бортового вычислительного комплекса была решена. БЦВК «Аргон-16» стал надежнейшим элементом систем управления и не имел ни одного отказа за уникальную, более чем 35-летнюю историю: он обеспечивал полеты транспортной системы «Союз» - «Прогресс» от последней модификации орбитальных станций «Салют» до станции «Мир» и впоследствии для МКС, вплоть до 2011 года. Этот вычислитель использовался в это время и в ряде других космических изделий. Заметим, что предприятию-производителю удалось устоять в лихие годы повсеместной приватизации.
Несколько эпизодов из истории беспилотных экспериментальных полетов корабля 11Ф732. На первом летном корабле была установлена командная радиолиния «Куб-СВИ» той же организации, которая разработала аппаратуру «Игла» для задачи сближения и стыковки. Аппаратура «Куб-СВИ» обеспечивала «закрытую связь», что требовалось для изделий военной техники. На летных испытаниях первых двух изделий руководитель группы анализа 11-го отделения Светлана Ивушкина, очень грамотный специалист, посоветовала нам использовать релейный сигнал в схеме от БЦВК к аппаратуре «Куб-СВИ» как квитанцию, свидетельствующую о том, что цифровой массив, передаваемый с Земли, успешно принят БЦВК. Это предложение нам понравилось, дело в том, что мы уже приняли меры по защите от искажений поступающей с Земли цифровой информации. В составе передаваемого массива последнее слово являлось его контрольной суммой (суммирование всех слов по модулю два).
Принятая информация проверялась: все полученные слова, кроме последнего, суммировались, и результат сравнивался с контрольной суммой. При совпадении массив использовался по назначению, в противном случае посылка браковалась. Дополнив эту процедуру выдачей релейных команд от БЦВК «да/нет» при автоматическом выполнении проверки, мы получили очень четкое и практически мгновенное средство контроля правильности закладки уставок, то есть цифровых массивов информации: эта команда мгновенно транслировалась и отображалась на земной станции КРЛ. Такая схема сохранилась на всех модификациях этого изделия и в других системах.
При полете изделия ЗЛ на вторые сутки вдруг пропала связь с кораблем, причем так, что земные станции КРЛ и телеметрии перестали принимать с борта какие-либо сигналы. Так прошла дневная смена, на следующие сутки ситуация не изменилась. Телеметрии с корабля не было, понять, что там произошло, было невозможно. Руководитель полета Вадим Кравец, обладавший удивительной способностью быстро анализировать ситуацию (он долгое время работал руководителем группы анализа), сделал неутешительное заключение: мы потеряли корабль. Такой вывод ни в какой мере не соответствовал моей установке: наш корабль должен всегда выполнять программу полета! И неважно, что данная проблема не в моей компетенции! Я пошел к Кравцу и попросил собрать всех специалистов по аппаратуре «Куб-СВИ», и не только здесь, но и на предприятии-изготовителе в Москве (по телефону). Совещание было тут же организовано, участвовали нужные специалисты по КРЛ, Вадим Кравец, Юрий Михайлович Захаров и я.
Первым делом я попросил описать все механизмы в аппаратуре «Куб-СВИ», используемые для предотвращения так называемого несанкционированного доступа. Разбирательство продолжалось около двух часов. Выяснилось, что в аппаратуре КРЛ существует такая защита: приемник КРЛ штатно дешифрует команды Земли в отведенные интервалы времени, соответствующие нахождению КА в зоне наших земных станций, команды вне этой зоны аппаратура воспринимает как попытку вмешательства, принятая команда не исполняется, и, кроме того, запускается временной таймер, блокирующий исполнение команд на 24 часа! Зоны разрешенного приема команд формируются также по времени.
Стало понятно, что где-то произошла «нештатная» посылка команды на борт и КРЛ «закрылась», как это предусмотрено ее внутренней автоматикой. Попытки на следующие сутки войти в связь автоматика КРЛ игнорирует, но при этом приемник КРЛ, принимающий команду, сбрасывает таймер, после чего начинается новый отсчет 24-часовой паузы! Чтобы исправить ситуацию, нам нужно на Земле устроить зону молчания наземных средств не меньше чем на 24 часа и после этого можно попытаться войти в связь с кораблем. Такая программа была тут же составлена, всем объявили двухдневные каникулы.
Окончательная сборка и наладка аппаратуры НКО проводились прямо на стенде самими разработчиками непосредственно с «Аргоном-16», опять же минуя всякие технологические стенды. К концу 1977 года в отделе окончательно сформировалось замкнутое на самих разработчиках производство. Комплектацию радиоэлементами мы обеспечивали опять же сами. В отделе кооперирования завода ЗЭМ нашлись замечательные люди: Владимир Алексеевич Терещенко ловко доставал в министерстве фонды на микросхемы, а на разъемы и коммутаторы - Виктор Михайлович Носов. Они писали гарантийные письма, с ними мы мотались в командировки по всему Союзу: Ленинград, Минск, Кишинев, Киев, Воронеж, Фрунзе, Нальчик. Еще одно направление работ по НКО состояло в создании блоков памяти для «Аргона-16». В полете программы исполнялись из «прошитого» ПЗУ на ферритовых сердечниках, цикл изготовления его составлял два месяца. На стенде изменения программ могли происходить несколько раз в день. Поэтому вместо штатного ПЗУ надо было приспособить оперативное запоминающее устройство с согласующим блоком. При выключении такая память теряла информацию, и при следующем использовании вначале надо было с перфоленты записать в нее по жгутам все программы.
В качестве наладочной памяти для «Аргона-16» поначалу использовали харьковские МОЗУ. По габаритам это был шкафчик 1 м на 1 м и высотой 1,5 м. Объем информации составлял 8 К слов по 16 разрядов. Или по-другому - 16 килобайт. ДЗУ у «Аргона-16» было три, столько же надо было МОЗУ. Но главное, опять же все работало без малейших задержек и сдвигов по времени, как и модель, в реальном масштабе времени. Разработка ПО БЦВК - дело новое, неизведанное, для его отладки потребовалось три стенда для серии кораблей «Союз Т», которые мы собрали за три года.
Добрым гением всего процесса отладки программного обеспечения был Юрий Михайлович Захаров. Он дотошно вникал во все нюансы функционирования «Аргона-16» и стенда. Его авторитет был непререкаем, предложения - продуктивны. И нам, молодым специалистам, было очень приятно, что к нам он относился с большим уважением. Успешный полет корабля «Союз Т2» с космонавтами в 1980 году, управляемого БЦВК и цифровым контуром, стал положительной оценкой нашего труда и всего коллектива. Один из этих стендов жив до сих пор. Если его включить, нет сомнений, что он заработает.
Забавный случай, связанный с ним, произошел лет десять назад. Приезжала китайская делегация, ее провели по всем стендам отладки, которые стоят у нас в корпусе. Демонстрировали самые современные вычислительные средства отладки производителей мирового уровня - к этому времени мы работали по программе МКС в тесном контакте с европейскими и американскими фирмами. Но, увидев стенд НКО «Аргон-16», они спросили, нельзя ли заказать такой же для себя. Видно, деньги предлагались немалые, ко мне подошел один из руководителей, сопровождавших делегацию, и спросил, насколько это реально. Владимир Николаевич им потом объяснил, что элементная база не выпускается уже лет двадцать. Надежность стенда была очень высока, по сути, сделан он был по принципу многократного резервирования, как бортовые системы.
Серьезная проблема возникла при полете следующего корабля - «Союз Т-8». После выведения на орбиту не раскрылась до конца штанга, несущая на себе остронаправленную антенну радиолокатора сближения «Игла». Контакт раскрытия блокирует в системе управления бортовой аппаратуры (СУБА) подачу питания на эту аппаратуру. При отказе «Иглы» в принятых правилах полетов предыдущих «Союзов» существовало четкое указание: возвращаться на Землю. Руководитель полета Алексей Елисеев так и сказал: «Надо прекращать полет и спускать экипаж». У нас уже были полеты с частичными отказами «Иглы»; к примеру, на «Союзе Т-5» возникли какие-то наводки по угломерным каналам. Принятая идеология управления процессом сближения по инерциальной информации, обеспечившая хорошую фильтрацию первичных сигналов датчика, без труда парировала такую неисправность, и стыковка прошла штатно. Командиром корабля «Союз Т-8» был Володя Титов, совершавший свой первый полет, бортинженерами - уже летавшие Геннадий Стрекалов и выпускник Физтеха Александр Серебров.
Несмотря на то что в рассматриваемом здесь полете произошел как бы полный отказ «Иглы», в нашей системе управления были новые технические решения, которые хотелось использовать. В частности, существовала возможность выполнить сближение по данным баллистических измерений Земли, то есть по баллистическому прогнозу, на котором построена штатная схема сближения этого корабля. Точность баллистического прогноза определялась расчетным эллипсом ошибок, устраняемых в процессе полета при использовании измерений «Иглы».
В принятой схеме полета от наземных измерений орбиты до процесса сближения проходит три-четыре витка, в этом случае ошибки знания орбиты становились такими: по двум координатам в плоскости, перпендикулярной вектору скорости КА, они были величиной 1,5 км, но вдоль траектории эта составляющая становится равной примерно 5 км. Если лететь по некорректируемой от «Иглы» траектории, то попадем в окрестность станции с этими ошибками, и здесь можно ожидать, что экипаж будет видеть станцию. Дальность, скорее всего, составит 4-5 км, когда оценивать скорость сближения по визуальным изменениям будет затруднительно. Сближение по баллистическому прогнозу завершается выходом корабля в «виртуальное» причаливание, в котором тем не менее ошибка по относительной скорости составит не более 0,2 м/сек, что дает хорошую опорную точку для начала ручного управления. Оценив все эти шансы, мы предложили осуществить попытку сближения по баллистическому прогнозу с переходом на ручное управление на ближнем участке с медленным (ограниченным по скорости) движением к станции. Такая программа была принята руководством управления полетом, экипажу сообщили методику режима.
Заложили все уставки и цифровые массивы и запустили процесс сближения в конце последнего суточного витка. В зоне связи следующего витка экипаж доложил, что видит станцию, процесс проходит нормально. Далее Земля и экипаж наблюдали завершение процесса автоматического сближения: выход корабля в виртуальную точку цели. По докладу экипажа, подтвержденному потом обработкой траекторных измерений, расстояние до станции составило 4,5 км, то есть «чуда не состоялось», все было так, как и должно было быть. Экипажу дали добро на ручное управление, обратив еще раз внимание на то, что скорость сближения набирать в режиме ручного управления (РУД) не более 2 м/сек. Заместитель руководителя полета Вадим Кравец, завершив сеанс связи, сказал: «Пусть попробуют, теперь все зависит от них».
Обстоятельный доклад члены экипажа сделали уже после посадки. Основной причиной неудачи в сближении и стыковке оказалась нехватка времени. Действуя строго по инструкции, они медленно сближались со станцией, и, когда до нее оставалось около 1,5-2 километров, корабль и станция вошли в тень Земли. В сближении с «Иглой» станция ориентируется своим стыковочным узлом на подходящий корабль, узел стыковки станции оборудован причальными огнями, которые помогают экипажу видеть процесс подхода. Здесь же «Игла» не работала, станция не ориентировалась на корабль, огней они не видели. Экипаж докладывал, что примерно через пять минут после входа в тень корабль прошел около станции, но понять, в каком положении относительно корабля она находится, не было никакой возможности. Когда корабль вышел из тени, обнаружить станцию уже не удалось. Доложив обстановку, ребята просили дать им еще одну попытку выполнить сближение.
После этого полета я собрал команду своих специалистов по сближению и предложил найти решение для выполнения задачи сближения с некооперированной (пассивной, «молчащей») целью. Идея, как это сделать, появилась сразу же после этого полета: если выполнять сближение по баллистическому прогнозу (без измерителя сближения), главным обстоятельством, препятствующим успешности ручного управления, является большая ошибка по фазе, то есть вдоль орбиты. В принятой схеме сближения траектория подхода к станции, как правило, идет снизу. Корабль при этом ориентируется в лучевой системе координат, когда станция должна быть видна с большой дальности в центре визуальных приборов сближения: визире пилота ВСК-4 и телевизионной камеры. А если так, то ошибки баллистического прогноза будут наблюдаемы в виде угловых отклонений станции от центра линии визирования. У пилота есть возможность включить ручку управления в цифровом контуре, навести перекрестие на цель и выдать команду «запоминание приборной системы координат» (команда «Зап. ИСК»). Такая команда (и такая кнопка) уже была, и она использовалась в задачах ориентации для выставки различных приборных систем координат, вычисляемых инерциальными методами, по предварительной ручной ориентации. Чтобы реализовать нашу идею, нужно было разработать дополнительное программное обеспечение вычисления величин промаха по угловым поправкам при выдаче команды «Зап. ПСК» - программы корректирования прогноза, выполняемого бортовой ЦВМ по визуальной информации экипажа.
Самые серьезные доработки ПО нужно было выполнить группам Александра Брагазина и Юрия Борисенко. В это время основной нашей работой стало уже создание системы ориентации и управления движением станции «Мир» и программного обеспечения большого бортового вычислительного комплекса этой станции. Поэтому я принял решение провести разработку нового режима сближения, не оформляя технических решений, так как не был уверен, что мои предложения будут поддержаны руководством предприятия ввиду напряженности работ по новой станции. Нам предстояло не только разработать новые алгоритмы, провести их тщательную отработку, но и «встроить» их в общее бортовое программное обеспечение корабля, тем самым создав новую версию программного обеспечения. Вся работа заняла около года, и к концу 1984-го эта версия ПО была готова. О том, как можно будет «пустить ее в дело», мы не думали, выходить с предложением включить такой режим в программу очередного штатного полета я не собирался.
Примененить на практике созданный нами режим сближения с некооперированной целью нам помог «его величество случай»: в феврале 1985 года на станции «Салют-7» произошла совершенно не предусмотренная никакими проектными документами нештатная ситуация. Со станцией была потеряна всякая связь, включая передачу телеметрической информации, - совершенно необходимое условие для управления полетом. Созданная комиссия достаточно быстро определила причину произошедшего, оказалось, что в одном из блоков командной радиолинии станции случилось короткое замыкание по первичной сети питания прибора. Приборы СУБА сработали штатно и отключили этот отказавший блок с признаком «КЗ» (короткое замыкание) от сети энергопитания. Сменный руководитель полета решил, что произошел какой-то сбой, и выдал повторную команду подачи питания на этот блок, в результате чего короткое замыкание вновь подключилось к первичной сети. В итоге произошло настоящее короткое замыкание, приведшее к полному разряду аккумуляторов станции. Вся электроника станции, естественно, замолчала, прекратила работу автоматика станции, отвечающая за ориентацию солнечных батарей на Солнце, равно как и любая другая автоматика. Более того, выполнить сближение нового транспортного корабля со станцией было невозможно: не работала система ориентации станции, обеспечивающая ее встречную ориентацию на подходящий корабль, к тому же запитать пассивный комплект «Иглы» на станции тоже было нельзя. Сложилась классическая ситуация потери космического изделия, когда работать со станцией стало нельзя и ее полет надо было прекращать.
Переговорив предварительно с Владимиром Сыромятниковым о возможности управлении стыковочным узлом только со стороны корабля и получив положительный ответ, я пошел к Юрию Павловичу Семёнову и сказал, что мы разработали режим, который позволит выполнить сближение с «молчащей» станцией. Надо отдать должное Семёнову: он быстро схватывал основные идеи, и в этом смысле мне было легко с ним работать. Юрий Павлович умел выслушивать собеседника и хорошо понимал технические вопросы. Мои пояснения режима корректирования промаха по фазе он понял быстро и после нескольких вопросов спросил мое мнение о том, кто должен лететь. Я предложил кандидатуру действительно лучшего пилота - Владимира Джанибекова, а в качестве бортинженера - сотрудника нашего отделения Виктора Савиных, уже побывавшего в длительной экспедиции на этой станции и хорошо знавшего ее бортовые системы. Владимир Александрович Джанибеков недавно вернулся из полета на «Союзе Т-12», и ему полагался длительный перерыв в полетах, но он с готовностью откликнулся на предложение осуществить новый полет к «молчащей» станции. Было выпущено техническое решение о подготовке такого полета. Предстояло подготовить следующий корабль: осуществить «прошивку» ДЗУ с разработанной нами версией корректирования промаха по фазе, подготовить корабль и экипаж к предполагаемому необычному сближению.
В этой эпопее как-то все вдруг захотели поучаствовать. Наш знаменитый специалист по оптике Станислав Савченко предложил использовать давно «пробиваемое» им использование лазерных дальномеров в процессе сближения, с чем он пришел ко мне. Я согласился и дал ему добро на включение его предложений в готовящееся техническое решение, о чем позднее пожалел. Дело было в том, что на первый взгляд простая процедура измерения дальности лазерным дальномером, вроде бы помогающая космонавтом более надежно выполнять операции подхода к цели, при последующей проработке методик измерений и «привязки» ее к кораблю и его системам оказалась сильно переусложненной. Выяснилось, что использование бокового иллюминатора в спускаемом аппарате неудобно для измерений - более качественный иллюминатор есть в бытовом отсеке. Чтобы осуществить измерение, требовалось развернуть корабль от штатной ориентации при сближении (продольной осью на цель) в положение поперечной осью (нормаль к стеклу иллюминатора) на цель.
Один из членов экипажа, а именно бортинженер, должен был находиться в бытовом отсеке на ближнем участке сближения, проводить измерения дальности и сообщать командиру корабля результаты. По составленной методике такие измерения следовало проводить неоднократно, чтобы по нескольким измерениям дальности получить информацию о скорости сближения и т. д. и т. п. Но вписанный в техническое решение пункт об использовании лазерного дальномера зажил своей жизнью, в итоге на последующих изделиях появилось рабочее место с ручками ориентации и причаливания в бытовом отсеке, коммутация двух рабочих мест для работы пилота (СА и БО). Одновременно с методиками дополнительных измерений баллистики внесли ряд предложений по улучшению прогноза орбиты, на эту тему потом будет написано много научных статей.
Старт ремонтной бригады на станцию был подготовлен к июню 1985 года. После выведения на орбиту полет шел четко по запланированной программе. Были выполнены маневры подъема орбиты, заложены уставки в БЦВК. На среднем участке сближения экипаж хорошо видел станцию, выполнил корректирование фазы, далее процесс завершился выходом в ближнюю зону. Промах оказался, как и ожидалось, около одного километра. Методика лазерных измерений тоже была выполнена: Виктор Савиных переместился в бытовой отсек и проводил измерения на дальности менее 200 метров, потом он занял свое место в спускаемом аппарате.
Как выяснилось, методика оказалась неудобной, а ее итоги подтвердили, что траектория находилась в допустимом коридоре, так что не потребовалось каких-либо действий по результатам измерений. Земля наблюдала завершающий этап причаливания. Володе Джанибекову нужно было выполнить облет с выходом в положение напротив узла причаливания - такой операции в предыдущих полетах не было. Поскольку на «кордебалет» с лазерными измерениями было потрачено время, Владимир выполнил потрясающий маневр совмещенного облета с причаливанием, когда регулирование выполнялось по всем трем координатам положения корабля и по трем углам наведения. Такого мастерски выполненного маневра я себе даже представить не мог, но он его сделал, и корабль, находящийся несколько сбоку от станции, одним движением вышел к узлу и аккуратно состыковался со станцией. Весь ЦУП взорвался аплодисментами! На следующем витке экипаж открыл люк в станцию и вошел в нее. Первые слова были: «Ну здесь колотун, братцы, и темно». Ремонтная экспедиция оказалась длительной и сложной, про нее много было написано. В истории нашей космонавтики это была единственная спасательная экспедиция, выполненная к потерпевшему бедствие космическому объекту.
Полеты кораблей этой серии завершил «Союз Т-15». Экипаж в составе Леонида Кизима и Владимира Соловьёва впервые побывал на новой станции «Мир». Полет и сближение были выполнены очень спокойно, нештатных ситуаций не произошло. Запасы рабочего тела на сближение, предусмотренные проектными документами, имели резерв на повторный процесс сближения. На самом деле по факту было истрачено где-то менее одной трети дозволенного. Я предложил Семёнову использовать ресурсы корабля для перелета со станции «Мир» на станцию «Салют-7» и обратно. Предложение было принято, и такое путешествие экипаж выполнил. Эти два перелета от одной станции к другой показали возможности нового корабля и ее системы ориентации и управления движением.
Цифровая система позволяла достаточно просто и эффективно модифицировать и улучшать режимы управления от полета к полету, что и было продемонстрировано в этой серии кораблей. Эти же возможности цифровой системы будут использованы и в дальнейшем. Владимир Аксёнов рассказывал о намерении Константина Давыдовича Бушуева дать новое название кораблю, которое в должной мере соответствовало бы действительно новой разработке буквально всех бортовых систем и агрегатов. От предыдущего «Союза» были заимствованы конструктивные формы, определяемые в основном ракетой-носителем. Все отсеки корабля прошли полный цикл полагающейся наземной отработки, включая самолетные сбросовые, САСовские и копровые испытания.
В журнале «Новости космонавтики» № 9 за 2010 год было опубликовано интервью с летчиком-космонавтом В.В. Аксёновым, озаглавленное «’’Витязь”, ставший ’’Союзом”». Другое название, конечно, в большей степени отражало бы всю новизну корабля, получившего целый ряд своих приборных, системных и агрегатных технических решений. При этом главным отличием этого корабля, на мой взгляд, являлась возможность модификации режимов в цифровой системе управления за счет совершенствования программного обеспечения, то есть алгоритмов управления при выполнении всех полетных операций. Действительно, система управления сохранила основные принципы построения и алгоритмы управления, но в то же время прошла целый ряд модификаций, о чем рассказывается далее. Данное Семёновым название «Союз Т» тем не менее «прижилось» - оно подчеркивало преемственность с летавшим «Союзом». Все последующие множественные модификации в приборах, оборудовании и программном обеспечении стали обозначаться дополнительными буквами в названии корабля.
Следующим электронным прибором, подвергшимся серьезной модификации с целью повышения надежности, стал электронный цифровой прибор производства НПО «Элае» (главный конструктор Г.Я. Гуськов) - спецвычислитель спуска 2СН. Его автором был ведущий специалист НПО «Элае» Валерий Андреевич Поздеев. Разрабатывался он в тесном взаимодействии со специалистами НПО ПМ и «Энергии».
Прибор выполнял две функции: обработку сигналов однокомпонентного трехканального струнного акселерометра (прибор КИ00-08) и формирование программного угла крена для управляемого спуска в зависимости от потерянной скорости (при движении СА в атмосфере) и времени. Акселерометр делало НПО ПМ (главный конструктор предприятия В.И. Кузнецов), а руководителем разработки был Юрий Савельевич Кричевский - один из сильнейших специалистов предприятия. Прибор этот опекал Ю.П. Прокудин, и ему же было поручено курировать электронный прибор 2СН в НПО «Элае».
Этот прибор (2СН) заставил меня и Ю.П. Прокудина провести ночь на испытаниях в КИС еще беспилотного корабля 4Л. Он сбивался и показывал совсем не то, что от него требовалось, притом что отказов в нем не было. Как потом выяснилось, сложная схема цифровой обработки сигналов акселерометра в 2СН оказалась подвержена сбоям из-за помех по питанию. Установкой разного рода фильтров мы добились работоспособности прибора. Исследования дали ответ на вопрос, почему предыдущие приборы работали нормально. Дело было в увеличении чувствительности электронных компонентов, выпускаемых промышленностью, то есть оказалось, что более качественные электронные схемы стали причиной, вызвавшей такое явление.
Аппаратурой, которую также требовалось поставить на хорошее производство, были наши измерители угловой скорости БИНС, выпускавшиеся приборным производством ЗЭМ, тем более что в орбитальной СОУД их было только два и это нарушало правило надежности, приведенное в начале этой главы. Необходим был третий прибор, для которого не хватало места в приборном отсеке корабля. Вопрос был поставлен перед нашим министерством, и мы быстро пришли к соглашению о передаче его производства на самое передовое гироскопическое предприятие страны - ПО «Корпус» в городе Саратове.
Прибор сложный, в его основе - двухстепенной поплавковый гироскоп ДУС Л-9, выпускаемый авиационной промышленностью, разработчиком этого прибора являлся Московский институт электромеханики и автоматики (МИЭА). С этой организацией мы работали с самого начала космических разработок (НИИ-1, из которого в 1960 году мы пришли в ОКБ-1, находился в авиационном ведомстве), все датчики угловой скорости в наших системах были разработки и изготовления этого института. Сразу же после первого пилотируемого полета «Союза Т» наша техническая делегация поехала в Саратов на предприятие «Корпус». Мы пригласили космонавта Владимира Аксёнова, бортинженера первого пилотируемого корабля, возглавить рабочую группу. Мы частенько потом привлекали космонавтов для оказания содействия в решении проблем. Надо сказать, что ребята всегда соглашались нам помочь. Помощь была действительно реальная, учитывая управленческую государственную структуру страны: приезд космонавта в областной центр - событие, в котором участвовало высокое руководство области, это давало возможность быстро принять нужные решения не только для нас, но и для предприятия.
Надо сказать, что производственная культура ПО «Корпус» была очень высокой. Его гироскопические приборы и электроника безотказно работали на всех пилотируемых кораблях «Союз Т», затем «Союз ТМ» и на грузовых кораблях «Прогресс М» и их модификациях. Работают они на этих кораблях и по сей день. В советский период производственное объединение «Корпус» поставляло гироскопические приборы и для других космических предприятий отрасли. Особо хочу остановиться на инновационной разработке волоконно-оптических гироскопов (ВОГ), которая была начата при нашей подцержке. Мы были крайне заинтересованы в создании измерителей с более широким диапазоном измерений, покрывающим активный участок полета космических аппаратов: участки выведения на орбиту и спуска. Первые попытки анализа возможностей лазерных гироскопов, которые мы провели с традиционным нашим смежником МИЭА, оказались неудачными (об этом - в главе 23). В период 80-х появилась информация о новом виде измерителей - волоконно-оптических гироскопах. Вячеслав Иванович Улыбин горячо взялся за это новое дело.
Надо сказать, что прекращение финансирования производственных программ после распада Союза было бедой, и бедой иногда фатальной. Дело в том, что предприятия точного приборостроения деньги на разработки получали от головных предприятий, таких как, например, НПО «Энергия» (с 1994 года - РКК «Энергия»), или по целевым программам из своих министерств, а основной продукцией ПО «Корпус» были гиростабилизированные платформы для баллистических ракет боевого применения. Но именно данный заказ практически остановился. Завод начал выпускать изделия ширпотреба, мы ему заказывали восстановление измерителей, за это платили, и он пытался как-то выжить. Однако производства только наших гироскопов (при заказе в 12-17 приборов в год) по полному циклу для поддержания завода было недостаточно, ему нужен был более серьезный государственный заказ - предприятие входило в оборонный комплекс страны. До распада Союза наш опытный генеральный директор БД. Вачнадзе сумел закупить вперед комплектацию где-то на 7-8 кораблей, и это помогло нам выжить и обеспечить полеты кораблей и существование станции «Мир» в первые кризисные годы. Но потом ставить на производимые нашим заводом корабли стало нечего. Мы собирали аналогичные оставшиеся приборы со всех моделирующих стендов, из лабораторий и направляли в «Корпус» для приведения в нормальное рабочее состояние, чтобы их можно было использовать в штатном полете экипажа на космическом корабле. В эти годы «ПО Корпус» возглавлял Юрий Валентинович Берестовский, в заслугу которому можно поставить сохранение производственных мощностей предприятия, но производство ДУС КХ79-060 было практически прекращено. Требовалось срочное восстановление производства. Головной лабораторией НИЛ-228 в то время руководила к. т. н. Лариса Яковлевна Калихман, которой удалось в это трудное время сохранить основные инженерные кадры лаборатории, хотя очень многие специалисты как из КБ, так и с производства к 1994 году уволились и сменили профессию, - необходимо было выживать и содержать свои семьи. С 1991 года на заводе систематически задерживались зарплаты, инженеры и рабочие трудились, можно сказать, на голом энтузиазме, кто имел такую возможность, конечно. К концу 1994 года удалось восстановить производство ДУСов и спасти тем самым космическую программу России. Вплоть до 1999 года на предприятии шли разработки ВОГ, было создано 22 комплекта конструкторской документации на различные модификации приборов и полностью возрождено производство ДУС КХ79-060, поставки БДУС КХ97-010М шли практически бесперебойно. Однако полной загрузки производства вследствие практического отсутствия гособоронзаказа так и не было, продолжались задержки зарплат, увеличивалась текучка кадров: молодые специалисты приходили, приобретали в течение 2-3 лет некоторый опыт работы и увольнялись в поисках более высоких заработков. В 2001-2002 годах произошло банкротство завода. Его директор Вячеслав Всеволодович Безрутченко рассказал мне, как это случилось. Завод изготавливал инерциальные платформы для системы управления баллистических ракет «Тополь». По плану, спущенному ему военным ведомством на следующий (2002) год, ожидался заказ на 10 комплектов этого изделия. Для завода это был шанс выжить. Директор взял кредит и осуществил подготовку производства под ожидаемый заказ. Однако заказа не последовало, и завод стал банкротом, ему ввели внешнее управление.
Было предложено построить систему ориентации и управления движением станции «Мир» в виде трех контуров управления, описание которых начнем в обратном порядке - с третьего контура. Этот контур базируется на БЦВК «Аргон-16», его ЦВМ и устройствах управления и обмена. Он мог выполнять режимы ориентации с использованием реактивных двигателей ориентации, проводить маневры по формированию орбиты, обеспечивать ориентацию при сближении и стыковке транспортных кораблей, он имел цифровую связь при взаимодействии с ЦУПом - другими словами, мог выполнять все функции системы управления транспортного корабля «Союз Т» и последних орбитальных станций ДОС. Второй контур управления использовал ЦВМ «Аргона-16» и устройства сопряжения нового вычислительного комплекса (получившего название «Салют-5Б»), объединенные скоростной цифровой магистралью. Для этой цели предприятие НИЭМ согласилось разработать электронный прибор сопряжения ЦВМ А-16 - блок «модуль параллельных кодов» (МПК) с магистралью, а также увеличить объем памяти ДЗУ этой ЦВМ с 24 кбайт до 32 и ОЗУ - с 1 до 4 кбайт. Такое решение давало возможность принимать в ЦВМ А-16 информацию от новых цифровых датчиков ориентации, размещенных на базовом блоке станции и на модулях, а также обеспечивать управление шестью гиродинами, установленными на первом модуле «Квант-1». Тем самым второй контур позволял уже иметь безрасходную, то есть постоянную точную ориентацию станции. И, наконец, первый контур имел в качестве основного вычислителя ЦВМ С-5, обладавшую большими ресурсами по памяти и быстродействию, и этот вычислитель обеспечивал управление через цифровую магистраль (быстродействующую, параллельную, резервированную, содержащую котроллер обмена - центральный модуль обмена ЦМО) и выполнял взаимодействие со всеми модулями БЦВК «Салют-5Б»: прием и выдачу релейных команд, аналоговых сигналов и т. д.
Бортовой вычислительный комплекс «Салют-5Б» состоит из нескольких вычислительных машин, блоков согласования и преобразователей, построенных на бескорпусной элементной базе, многослойных полиимидных носителях вместо печатных плат, специальных элементах памяти и других миниатюрных компонентах. Машине «Салют-5», которая составляла основу комплекса «Салют-5Б», суждено было проработать на борту станции «Мир» долгие годы в непрерывном режиме, обеспечивая управление штатными и нештатными ситуациями этого уникального комплекса. Первоначально не предусматривалось участие Киевского радиозавода в освоении аппаратуры и технологий НПО «Элае». У нас было много других забот и проблем.
С одной стороны, это аппаратура стыковки «Курс» на новых конструктивных технологических принципах, продолжение изготовления и модернизация аппаратуры стыковки «Игла» (она также устанавливалась на базовый блок станции, и первый полет на станцию «Мир» осуществлялся стыковкой с помощью аппаратуры «Игла» а с другой - аппаратура систем управления для новых ракет-носителей, о которой сказано выше и в которых использовались довольно сложные технологии.
Для специалистов по ручному управлению было очевидно, что при управлении причаливанием нет большой разницы между пилотом, находящимся в своем корабле, и пилотом на орбитальной станции, если он может управлять грузовым кораблем по командной радиолинии. Процесс причаливания достаточно вялый, поэтому запаздывания в пределах до 0,5 секунды не должны были повлиять на качество выполнения причаливания. А ведение управления по наблюдению пассивного корабля с использованием телевизионной камеры было уже проверено при полетах первых пилотируемых кораблей. Так возникла идея создать на станции «Мир» телеоператорный режим управления (ТОРУ) для грузовых транспортных кораблей «Прогресс М».
Инициатором создания такого режима, как уже было отмечено, являлся ведущий инженер отдела 33 Леонид Александрович Нездюр - выпускник МВТУ 1961 года, занимавшийся вопросами угловой стабилизации и ручного управления сближением в аналоговых системах первого поколения. Самостоятельную разработку системы такого рода Леня Нездюр делал в программе лунной экспедиции Н1-ЛЗ, недостаток весов в этом комплексе предопределил решение использовать ручную систему сближения и стыковки для лунного орбитального корабля и взлетно-посадочного модуля. Леня провел огромную работу по моделированию этих режимов, защитил канди-Леонид Александрович Нездюр, датскую диссертацию в 1973 году и потом, после фотография конца 90-х прекращения лунной программы работал в группе сопровождения полетов пилотируемых кораблей. Ручные контуры управления наших кораблей, начиная с «Союза Т», мы использовали практически такие же, как и на старых «Союзах», заимствуя их технические решения, поскольку на наших кораблях был аналоговый контур управления. Ручной контур управления с использованием ЦВМ мы разработали в минимальном объеме в основном из-за отсутствия резервов памяти: в дискретном контуре управления с помощью РУО можно было выполнить любой режим ориентации (выставки) и дальше передать управление автоматической системе.
С этой разработки началось мое взаимодействие с Леонидом Александровичем. Через какое-то время он дал мне описание своих исследований по режимам причаливания, выполняемым оператором (космонавтом), в ручном управлении предлагалось использовать многие элементы современной автоматики. Я пообещал автору, что мы обязательно сделаем эти его режимы, но тогда, когда появится новая бортовая ЦВМ и ресурсы по памяти и производительности. Обещание будет выполнено в последующих модификациях транспортной системы, где алгоритмы управления Леонида Нездюра найдут практическое применение. Технически задача создания режима ТОРУ представлялась следующим образом. На ОС «Мир» должно быть оборудовано рабочее место космонавта, на котором устанавливаются те же ручки управления, что и на пилотируемом корабле, и монитор для вывода изображения ОС «Мир», получаемого с беспилотного корабля. К этому времени изображение телевизионной камеры, которая уже устанавливалась на грузовых кораблях, передавалось на ОС «Мир» одновременно с передачей на Землю для контроля за процессом автоматического причаливания специалистами ЦУПа и экипажем станции. Чтобы экипаж мог «вмешаться» в процесс движения, требовался пульт для выдачи команд по управлению приборами ТОРУ.
В качестве радиолинии для передачи команд было решено использовать канал двухсторонней голосовой радиосвязи (УКВ), который применялся для обмена информацией между пилотируемым кораблем и ЦУПом, а также для переговоров экипажа ОС «Мир» с ЦУПом. Этот канал связи функционировал при произвольном пространственном положении ОС «Мир» и пилотируемого корабля относительно друг друга, что было необходимо для реализации ТОРУ. Эксплуатируемый телевизионный канал связи также обеспечивал прием сигнала при произвольном взаимном положении кораблей.
Работы по созданию ТОРУ начались после распоряжения по предприятию в конце 1988 года. А в сентябре 1989 года вышло два технических решения об установке аппаратуры ТОРУ на грузовых кораблях «Прогресс М» и станции «Мир». К окончанию разработки ТОРУ состав аппаратуры сложился следующим образом. На ОС «Мир» устанавливались: пульт управления для выдачи команд и индикации квитанций о выданных командах (подлежал разработке); ручки управления (устанавливались такие же ручки управления, как на пилотируемом корабле); дополнительный монитор рядом с ручками управления для вывода телевизионного изображения ОС «Мир», принятого с беспилотного корабля; блок шифровки команд и сигналов ручек управления, выдаваемых с пульта управления на ОС «Мир», и передачи их в канал радиосвязи, расшифровки принятых квитанций о выданных командах с беспилотного корабля (подлежал разработке); телевизионная система приема сигнала с беспилотного корабля (использовалась штатная система ОС «Мир»); приемопередающая радиосистема (использовалась штатная система двухсторонней голосовой связи ОС «Мир»).
На беспилотном корабле устанавливались: приемопередающая радиосистема (штатная система двухсторонней голосовой связи пилотируемого корабля); блок расшифровки команд и сигналов, принимаемых по радиоканалу с ОС «Мир», и шифровки принятой информации для передачи ее на ОС «Мир» (подлежал разработке); телевизионная система (использовалась штатная телевизионная система); блок управления движением вокруг центра масс и центра масс (подлежал разработке, прибор БУПО). Нужно сказать, что количество выдаваемых с пульта ТОРУ команд оказалось достаточным, и пульт ТОРУ не дорабатывался за время его эксплуатации на ОС «Мир». В процессе эксплуатации изменялось назначение некоторых команд или увеличивалась смысловая нагрузка части команд (доработки на грузовом корабле), но эти доработки не затрагивали аппаратуру ОС «Мир». Изменение наименований команд на пульте ТОРУ в требуемых случаях выполнялось космонавтами на борту ОС «Мир».
В итоге пульт ТОРУ на беспилотном корабле обеспечивал: включение и приведение в исходное состояние стыковочного узла; выбор комплекта используемых двигателей; включение, выключение и управление телевизионной системой; включение и выбор комплекта радиоканала приема и передачи команд; включение и выбор комплекта датчиков угловых скоростей; включение режима ручного управления; команды управления лазерным дальномером. Каждая выданная с пульта управления команда расшифровывалась на грузовом корабле, вновь шифровалась и возвращалась на пульт ОС «Мир», где и подсвечивалась у соответствующей клавиши (разработка А. А. Федосова). Таким образом, космонавт видел, что команда дошла до грузового корабля и там правильно расшифрована.
По завершении работ по разработке и созданию аппаратуры было выпущено решение от 18.06.92 по летной отработке ТОРУ Летная отработка была выполнена в три этапа. На первом этапе, после отстыковки грузового корабля «Прогресс М», 6 февраля 1993 года космонавт Геннадий Манаков (и Александр Полищук - экипаж «Союза ТМ-16») Отработка на комплексном стенде идеологии дистанционного режима причаливания (слева направо): Е.Н. Харченко, Р.М. Самитов, Л А Нездюр при расстоянии между ОС «Мир» и кораблем около 200 метров опробовал функцион« рование аппаратуры ТОРУ и прежде всего управляемость корабля от ручек управления.
На втором этапе была проведена проверка функционирования аппаратуры о следующим грузовым кораблем «Прогресс М», пристыкованным к ОС «Мир». Проверку выполнил космонавт Геннадий Манаков. Поскольку она прошла без замечаний то после отстыковки грузового корабля, управляя в ТОРУ, космонавт отвел его и расстояние 200 метров, а затем выполнил подход и стыковку. Это произошло 26 ма 1993 года. Эксперимент завершился успешно. Это были первые режимы причалива ния и стыковки ТОРУ в полете. Разработка аппаратуры ТОРУ была выполнена коллективом специалистов под ру ководством Г.Я. Леденёва с участием А. А. Федосова (разработчик блока шифровки» дешифровки команд) и АЛ. Бичуцкого (разработчик блока управления ориентацией БУПО). В силу преемственности транспортной системы «Союз» - «Прогресс» аппаратура и режим ТОРУ были использованы далее в проекте Международной космической станции. С помощью этого режима резервируются операции причаливания грузовых кораблей «Прогресс М» к базовому блоку российского сегмента МКС.
О станции «Мир» написано немало, но о многом можно еще рассказать - настолько интересна и насыщена событиями была программа ее полета. Начать же я хочу с нештатных ситуаций, связанных с управлением, и удивительных стечений обстоятельств, которые позволили избежать катастрофического исхода в полете. Событий таких было три, и иначе как помощью свыше объяснить случившееся я не могу. Первое произошло к концу первой недели беспилотного полета станции. Для выполнения тестовых режимов ориентации использовался третий контур управления, были осуществлены операции гашения угловых скоростей, построения орбитальной ориентации и первые маневры подъема отбиты. Тестировались последовательно все комплекты двигателей ориентации. При выполнении этих операций службы ЦУПа проверяли работу своих наземных служб: вычислительного комплекса, обработки и представления ТМ-информации, формирования и введения на борт цифровой (уста-вочной) информации.
Я сидел рядом с руководителем полета Валерием Рюминым в качестве его заместителя по системе управления, это было мое обычное место на долгие времена введения в эксплуатацию новых космических объектов. Программа тестов в совместной работе станции и Центра управления выполнялась с незначительными замечаниями. Все шло на удивление гладко, и Валерий Викторович откровенно дремал, демонстрируя свою способность ловить минуты отдыха в любой ситуации. Его заместитель Владимир Соловьёв был в то время в составе первого экипажа и готовился к полету на станцию. После завершения динамических операций в программе тестов СОУД мы не выключили систему управления, как обычно, а перевели ее в так называемый индикаторный режим заданием цифрового признака в БЦВК - именно это и спасло нас от потери станции. Индикаторный режим был введен еще с кораблей «Союз Т», в этом режиме система управления продолжает «считать» управление, она остается в постоянной готовности его продолжить. Для начала управления нужно только сменить признак «индикаторный» режим на «рабочий», такой же режим был и в системе управления станции.
Станция ушла из зоны видимости НИПов, и, как всегда бывает, в это время произошла нештатная ситуация (НШС). Все началось с того, что в приборе силовой автоматики объединенной двигательной установки (ОДУ), которая осталась запитан-ной (ОДУ можно запитать командой с Земли независимо от СУДН), произошел отказ электронного элемента (оптрона). Этот элемент был в цепи формирования команды на РД ориентации, и отказ был такой, что сформировалась ложная команда. Естественно, по этой команде включился реактивный двигатель ориентации, и станция начала вращаться, постепенно увеличивая угловую скорость. От СУДН при этом команд не было, индикаторный режим запрещал любое управление. Тем не менее в этом (индикаторном) режиме продолжала работать одна из программ встроенной диагностики датчиков угловой скорости. Датчики эти были включены, и программа следила за получаемыми от них показаниями угловой скорости. Сама программа контроля была простейшая: измеряемая угловая скорость не должна превосходить границу рабочего диапазона датчика. Замечу, что в рабочем режиме, помимо этого контроля на максимум величины скорости, работает существенно более сложный динамический контроль, определяющий исправность контура стабилизации, то есть датчика и исполнительного органа, но в индикаторном режиме динамики нет, и этот контроль не работает.
Так вот, когда произошел отказ оптрона и начала расти угловая скорость вращения, эту скорость измерял включенный основной ИУС «Омега». Как только величина скорости превысила границу, диагностическая программа поставила признак «авария» на работающий измеритель и по логике работы включила резервный комплект электроники этого же прибора, была получена информация с этого комплекта. Естественно, признак «авария» был поставлен и на этот комплект, после чего произошло отключение всего прибора и система в соответствии с логикой функционирования автоматически включила следующий исправный датчик.
Всего в системе было три датчика: высокоточный «Омега» с двумя комплектами электроники и два прибора ДУС, такие же, как и на кораблях. Раскрутка гиромотора нового комплекта заняла полторы минуты, измерения дали тот же результат, такая же операция была проделана с последним комплектом. Далее была сформирована «срочная авария» - «отсутствие резерва измерителей», по ней предусмотрено полное выключение системы управления, что ЦВМ и сделала. Эта команда выключила СУДН, одновременно автоматикой СУБК было снято питание с ОДУ и со злополучного прибора, в итоге произошло прекращение работы реактивного двигателя ориентации.
Последующий анализ показал, что такая «закрутка» станции опасна была даже не тем, что бесконтрольно тратилось топливо, которое рано или поздно закончилось бы, и станция повторила судьбу ДОС № 3, здесь же существенно раньше израсходования топлива наступило бы механическое разрушение станции от центробежных сил. Угловая скорость вращения станции на момент выключения системы (эту скорость мы потом погасили рядом последовательных режимов гашения угловой скорости) составляла около 36 градусов в секунду.
Времени до следующего вхождения в зону связи, когда Земля могла бы выдать какие-либо команды спасения, было достаточно, чтобы такое разрушение произошло.
Так наша «умная» система спасла станцию, НШС была неожиданной и, как говорят, непредусмотренной - это самый опасный вид нештатных ситуаций. Замечу, кстати, что прибор силовой автоматики, включающий РД, был сделан подразделением М.Г. Чинаева. Организационных выводов по результатам работы аварийной комиссии, расследовавшей данную нештатную ситуацию, не последовало. Можно сказать, это был мой подарок Михаилу Гавриловичу.
Второе событие, о котором я хочу рассказать, - операция возвращения со станции экипажа экспедиции посещения (ЭП-4) в составе командира корабля Владимира Ляхова и инженера-исследователя Абдула Ахада Моманда (Афганистан). Старт этого экипажа состоялся 29 августа 1988 года на корабле «Союз ТМ-6», и через два дня он прибыл на Начальный этап полета станции «Мир», ЦУП. Руководитель полета В.В. Рюмин, замруководителя по системе управления В.Н. Бранец и главный проектант К.П. Феоктистов станцию «Мир». Третьим членом прибывшего экипажа был инженер-исследователь основной экспедиции (ЭО) Валерий Поляков, он остался для работы на станции, присоединившись к уже находящимся там космонавтам ЭО-3 Владимиру Титову и Мусе Ма-нарову. Экспедиция посещения ЭП-4 в соответствии с программой должна была утром 6 сентября вернуться на Землю на корабле «Союз ТМ-5», находящемся на станции. Такая «пересменка» позволяла увеличивать время пребывания кораблей на станции.
В соответствии с планом полета в назначенное время вечером 5 сентября экипаж ЭП-4 разместился в корабле, отстыковался от станции, в систему управления были заложены необходимые для схода с орбиты и посадки уставки, и корабль ушел из зоны видимости пунктов связи нашего ЦУПа. Связь с кораблем ЦУП должен был установить уже после выдачи тормозного импульса схода с орбиты перед входом в атмосферу Земли. Сделаю некоторое отступление, чтобы пояснить механизм операций схода с орбиты и посадки. Импульс маневра схода с орбиты выполняется вне зоны видимости над южной Атлантикой, включение СКД (сближающе-корректирующего двигателя) на торможение осуществляется по временной метке прибора АПВУ СУБК посадочной циклограммы № 9. При условии выполнения маневра торможения (а это признак ГК - главной команды, фиксирующей прохождение команды на выключение СКД) по окончании программы № 9 запускается программа № 14 - программа разделения отсеков, и она же выполняет запуск системы управления спуском. Прибор АПВУ был разработан НПО «Элае», а потом модифицирован ПО «Коммунар» по заданию специалистов СУБА таким образом, что временные циклограммы были жесткими и имели очень малый диапазон подстройки.
Начиная с «Союза ТМ», после согласования с проектантами мы создали возможность выполнить маневр схода с орбиты не только АПВУ СУБК, но и гибкой временной программой БЦВК. При спуске «Союза ТМ-5» группа управления ЦУПа ввиду очень высокой орбиты станции, для того чтобы попасть в заданный район посадки, выбрала для маневра гибкую программу БЦВК с увеличенным временем от маневра до момента запуска программы разделения. Именно это обстоятельство - длинный временной цикл до запуска программы разделения отсеков корабля - сыграло потом свою роль в том, что мы избежали надвигающейся катастрофы. В процессе реализации маневра схода с орбиты нашего «Союза ТМ-5» было получено замечание к процессу ориентации: за счет большей высоты орбиты затянулось время подстройки высоты в приборе ИКВ, что вызвало задержку в формировании готовности (признак ГСО - готовности системы ориентации, блокирующий включение СКД). Признак ГСО появился на несколько секунд позднее расчетного времени, по его появлении СКД включился, и начался процесс торможения. Экипаж, увидев временную задержку, выключил двигатель командой с пульта. В этой ситуации ничего критического еще не произошло: можно было не выключать СКД, и тогда корабль, выполнив торможение, совершил бы штатную посадку. Влияние временного сдвига маневра в пределах десятков секунд мало влияет на точность приземления, которая определяется временной точкой запуска программы разделения перед входом в атмосферу, то есть запуском программы спуска. При выданной с пульта пилота команде выключения СКД тоже ничего критического не произошло: корабль остался на орбите и программу спуска нужно было повторить. Но здесь уже ЦУП попал в стрессовую ситуацию: корабль входит в зону связи и экипаж докладывает, что на дисплее БЦВК есть признак «авария СКД»! Идти на повторный спуск, имея такую аварию? Экипажу задают вопрос: «Как выключился СКД?» - Ответ: «Я выключил с пульта!» Тогда группа анализа вздыхает облегченно и дает заключение, что так и должно быть. БЦВК, ведущий управление работой СКД, «видит» его выключение и правильно формирует признак аварии, так как СКД штатно выключаться не должен. Тут же перезакладываются уставки на спуск на следующем витке, сообщается информация экипажу о повторном спуске, и корабль уходит из зоны связи.
А вот дальше надвигалась катастрофа: оказалось, что при «аварии СКД» во временной циклограмме БЦВК в первую группу уставок для спускового маневра переписываются уставки второй группы, используемые для увода корабля от станции в случае похожей аварии СКД при сближении. То есть корабль шел на посадку с уставкой на маневр не 115 м/сек, как положено, а 3 м/сек - маневр отвода корабля от станции! Вот что значит спешка и стресс при управлении в ЦУПе! И группа управления ЦУПа, и экипаж видели на экранах бортового дисплея эту информацию, но - случаются такие ситуации - никто не поднял тревогу! Была запущена программа маневра схода с орбиты со скоростью торможения 3 м/сек, после этого автоматически должна была запуститься программа разделения отсеков корабля!
Нас спасло то, что из-за выбранного продолжительного времени гибкого цикла корабль вошел в зону евпаторийского НИПа до окончания работы программы разделения и у нас было время выслушать донесение экипажа: «Маневр был маленький, я еще два раза включал с пульта СКД, но маневр выключался… подключились термодатчики». Я понимаю, что запущена программа разделения и ее нужно немедленно отбить. Говорю: «Выдать команду ОДР - отбой динамических режимов». Валерий Рюмин мгновенно транслирует указание экипажу. Командир докладывает: «Выдал команду ОДР!» Корабль остался на орбите, последующий анализ показал, что до разделения отсеков оставалось меньше одной минуты. Валерий Рюмин совершенно правильно тут же принял решение: необходимо во всем разобраться - переносим посадку на сутки.
Надо сказать, что попутно в этой жуткой истории было еще одно обстоятельство: наши проектанты в постоянных поисках экономии веса придумали модификацию полетной процедуры схода корабля с орбиты, позволяющую экономить до 50 килограммов топлива. Штатный спуск происходит так: выдается тормозной импульс схода с орбиты, по команде ГК выключения СКД запускается программа разделения, и через 20 минут выполняется разделение отсеков корабля на бытовой, приборноагрегатный и спускаемый аппарат. Идея проектантов была такой: отделить бытовой отсек до выдачи тормозного импульса, то есть не тратить топливо на его торможение, потом этот отсек из-за торможения в атмосфере все равно снизится и сгорит. Такую процедуру уже проделывали в предыдущих посадках и хотели ввести ее как штатную. Но в данном полете случилось так, что мы после отделения бытового отсека перенесли спуск на сутки! Экипажу нужен был бытовой отсек со всеми системами жизнеобеспечения, чтобы продержаться сутки на орбите (нужно АСУ, находящееся в БО)! Валерий Рюмин, принимая решение о переносе спуска, сказал: «Ничего, потерпят!»
Так, посадка этого экипажа была выполнена 7 сентября 1988 года. Вы можете сказать: «А при чем здесь станция?» Но ведь речь идет о нормальном выполнении программы полета станции, которая очень тесно связана с кораблем, более то- го, весь этот космический комплекс и вся его жизнь воспринимаются внешним миром как единое целое! После этой истории прекратились попытки менять схему разделения отсеков, а возможность предварительного отделения бытового отсека оставили для случаев, когда топлива на посадку будет действительно критически не хватать. Эта нештатная ситуация произошла при абсолютно исправной работе всех систем корабля!
Третья серьезная нештатная ситуация случилась в 1997 году. В это время станция «Мир» имела уже полную конфигурацию, а с 1995 года начались полеты к ней американских кораблей «Спейс Шаттл». После выполнения в свое время успешного сближения и стыковки корабля «Союз Т-13» со станцией «Салют-7» в 1985 году наши «корабельные» проектанты не прекращали заниматься исследованием возможности сближения транспортного корабля без радиолокационной системы измерений (аппаратуры «Курс»). С 1989 года к станции «Мир» начали летать грузовые корабли «Прогресс М», тем самым вся ее транспортная система стала унифицированной. Позднее на станции и грузовых кораблях «Прогресс М» была разработана и установлена аппаратура телеоператорного управления (глава 16). Это позволяло экипажу, находящемуся на станции, осуществлять причаливание и стыковку грузовых кораблей в ручном режиме управления. Именно эти технические решения послужили основой для начала проработки возможности осуществления сближения и стыковки без измерителя: дальнее сближение - по баллистическому прогнозу, а средний участок - в телеоператорном режиме.
Полет корабля «Союз Т-13» показал, что пилотируемый корабль способен сближаться без измерителя, дело казалось простым: оставалось создать методику такого режима для грузового корабля. Ко мне раза два приходили проектанты с предложением начать такую работу, но я категорически отказывался. Мы уже имели неудачные попытки сближения в ручном режиме с большой дальности. Все визуальные средства корабля предназначались для дальности в одну-две сотни метров. Получив отказ, проектанты каким-то образом уговорили отдел 33 и его начальника Владимира Семячкина заняться этой задачей всерьез, тем более что специалисты по ручному управлению в отделе динамики были людьми инициативными и поддерживали такую идею. Они начали разработку методики ручного управления с большой дальности (в несколько километров, куда могут вывести корабль наземные измерения), а затем планировалось провести экспериментальную отработку этого режима в реальном полете. Для отработки этого режима было предложено использовать грузовые корабли, выполнившие свою программу полета, перед их сведением с орбиты и затоплением.
После отстыковки от станции грузового корабля предполагалось отвести его в телеоператорном режиме управления на заданное расстояние примерно в 3-5 километров, а затем выполнить сближение со станцией по новой методике с повторной стыковкой. Запасов топлива на грузовых кораблях хватало не только на транспорт- ные операции подлета к станции, а затем схода с орбиты, но и на ряд маневров в составе станции, так что предусмотреть нужный резерв в программе полета проблем не составляло. За разработку методики такого режима взялся Борис Скотников со специали- стами по ручному управлению, эта группа занималась в ЦУПе в основном задачами сопровождения текущих полетов транспортных кораблей. Методику они создали, провели ее отработку, в том числе с привлечением космонавтов, собрали нужные заключения. Владимир Семячкин стал меня уговаривать дать им возможность про- вести летный эксперимент. Я попросил прийти ко мне авторов и все рассказать. Человек слаб, и, хотя мне очень не нравился этот эксперимент, я не нашел в то время веских доводов этому помешать и завизировал техническое решение, на котором уже стояло много подписей.
Эксперимент состоялся 25 июня 1997 года. Режим выполнял командир корабля и станции Василий Циблиев. «Прогресс М-34» отстыковался от станции, его отвели на дальность три километра и начали подведение при ручном управлении к станции. Земля имела такую же информацию, что и экипаж на станции. Мы видели на своих мониторах медленно приближающуюся станцию, стыковка предполагалась к переднему осевому стыковочному узлу. Когда до станции по визуальным оценкам оставалось метров 60, начали появляться возгласы из группы «ручников» Бориса Павловича Скотникова: «Ну что он делает? Тормозить же надо! Увод, увод немедленно!» Буквально через несколько секунд корабль столкнулся с боковым модулем станции «Спектр». Последовал доклад кого-то из членов экипажа: «Слышен шум от истечения воздуха. Все идем в корабль». Тут же следует команда от руководителя полета Владимира Соловьёва: «Подождите! Докладывайте, какое давление в станции. Докладывать каждую секунду! В каком месте свистит? Отставить перемещение в корабль! Закрыть люк в модуль “Спектр”!»… Так благодаря находчивости руководителя полета удалось спасти станцию.
Перед созданием комиссии для расследования произошедшей аварии Виктор Павлович Легостаев, как человек, приближенный к Юрию Павловичу, подошел ко мне и предложил стать руководителем аварийной комиссии по режиму управления. Я ответил, что согласен быть членом комиссии, но руководителем пусть будет тот, кто придумал этот режим. Так руководителем аварийной группы по СОУД (ручной режим сближения ТОРУ) стал Владимир Семячкин. Кроме комиссии по ручному режиму был создан еще ряд комиссий, в том числе и основная комиссия уровня космического агентства, которую возглавил директор ЦНИИМАШа академик Владимир Федорович Уткин.
Комиссия довольно детально исследовала процесс столкновения и установила, что скорость соударения составляла примерно 4 м/сек, были получены фотографии разрушенной панели солнечной батареи. Соударение произошло именно с панелью, и ее разрушение послужило своего рода демпфером, погасившим значительную часть импульса удара. Разрушенная часть батареи показала, что центр удара находился на расстоянии примерно одного метра от несущей силовой штанги, на которой крепилась вся панель солнечной батареи (СБ). Часть импульса удара пришлась на несущую штангу, что вызвало деформацию привода вращения штанги, которым она крепилась к корпусу модуля «Спектр». Этот привод являлся герметизирующим элементом, и в нем появились необратимые изменения: образовался разрыв конструкции и произошла потеря герметичности. Здесь нам всем сильно повезло: именно этот «промах» в один метр спас станцию. Мы оценили потом, что произошло бы, если бы удар пришелся на несущую штангу. В этом случае деформация конструкции была бы катастрофической: мгновенная разгерметизация станции со всеми последствиями. Попытки исправить в полете механизм вращения СБ на модуле «Спектр» к успеху не привели.
Так модуль «Спектр» «вышел из игры», и все эксперименты, запланированные на нем, не состоялись. После того как был составлен отчет по работе системы управления в ручном режиме, а также отчет ЦПК о работе космонавтов, настал черед основного заключения. Владимир Федорович Уткин не стал долго слушать ни специалистов по системе управления, ни космонавтов, обвинявших друг друга, и сам сформулировал итоговое заключение, возложив ответственность на обе стороны. При этом он высказал (академик имел деревенское происхождение, и у него был окающий говор) такую мудрую мысль, с которой мы все согласились: «Я хочу подписать такое заключение, чтобы вы могли дальше работать друг с другом!»
В выводах комиссии обращалось внимание на необходимость обеспечения на станции тренировок космонавтов перед выполнением особо ответственных режимов. Действительно, экипаж пилотируемого корабля производит стыковку сразу же после серьезной подготовки на тренажерах перед полетом, и в этом смысле он сильно отличается от экипажа, прожившего, скажем, полгода на станции. Этот вывод оказался существенным для последующей нашей работы.
С точки зрения ориентации и управления движением космический комплекс станции «Мир» был совершенно уникальным изделием: точность угловой безрасходной стабилизации составляла 1-1,5 угловой минуты, ориентация выполнялась в любой инерциальной или орбитальной заданной программными углами системе координат с использованием до 12 работающих гиродинов. Заметим, что стабилизация осуществлялась и при меньшем их работающем количестве, что позволяло производить отключение любого гиродина и его ремонт без прекращения функционирования системы. В качестве датчиков ориентации применялись датчики вертикали либо обычного со сканированием горизонта, либо секущего типа (высокоточные) 256К, точные солнечные датчики 251К, размещенные не только на базовом, но и на двух других модулях станции, а также магнитометры для резервных режимов ориентации. В первом контуре начал работать высокоточный режим звездной ориентации с датчиком 161К, имевшим подвижную узкоугольную оптическую систему. Этот датчик вместо трех месяцев по протоколу применения проработал более десяти лет.
На заключительной стадии полета станции в экспериментальном режиме начал функционировать широкоугольный звездный датчик ОЗД - прообраз современных звездных датчиков, который был использован при выполнении последнего маневра сведения станции с орбиты в 2001 году. Разработки в процессе полета станции. Гиродины на модуле «Квант-2» и звездный датчик ОЗД Всю оптическую аппаратуру станции опекал талантливый специалист Станислав Андреевич Савченко. В его ведении находились такие предприятия, как НПО «Геофизика», Уральский оптико-механический завод, он поддерживал контакты с Красногорским заводом, ГОИ, ЛОМО, ИКИ. Работал Станислав Андреевич инициативно, его трудами была создана оптическая лаборатория в инженерном корпусе «Энергии», он участвовал в подготовке космонавтов к полету создавая им в своей лаборатории возможность увидеть ту обстановку, какая ожидалась в планируемом эксперименте или же при режиме управления в космосе. Совместно с ИКИ, где было отделение оптических исследований, возглавляемое известным ученым - профессором Генрихом Ароновичем Аванесовым, он взаимодействовал с немецким предприятием «Карл-Цейсс» в городе Йена, ГДР.
Широкоугольный звездный датчик ОЗД был установлен на модуле «Квант-2», включен в состав нашей системы ориентации и управления движением и оказался на орбите в конце 1989 года. Позднее удалось ввести новые режимы определения начальной ориентации с помощью этого датчика как в автоматическом режиме (в версии МО-5 С-5), так и с использованием ИВК ЦУПа (информационно-вычислительного комплекса), при котором телеметрические данные ОЗД позволяют осуществить на Земле распознавание видимого датчиком созвездия и определение текущей ориентации комплекса. Последний режим был применен на заключительном этапе сведения станции с орбиты.
Работа шести гиродинов на модуле «Квант-2» после его появления в составе комплекса была прекращена примерно через полтора года ввиду участившихся отказов электронных блоков, а затем и самих гироскопов. Надо отдать должное Николаю Николаевичу Шереметьевскому и его команде: они очень тщательно следили за работой своих агрегатов. Ситуация сложилась таким образом, что поведение шестерки гиродинов на двух различных модулях «Квант-1» и «Квант-2» стало сильно отличаться. Гиродины модуля «Квант-2» начали быстро выходить из строя.
Проведенные ВНИИЭМом исследования показали, что основными причинами этих отказов оказались температурные режимы: гиродины на этом модуле находились снаружи корпуса. Было решено провести установку новых гиродинов внутри корпуса станционного модуля «Квант-2». Эту работу можно назвать уникальной: помимо доработки электронных блоков, изготовления полного комплекта новых шести гиродинов и их доставки на станцию, были созданы конструктивные устройства для установки гиродинов внутри станции, детали вакуумирования (соединение полости вращающегося ротора с внешним вакуумом), кабели для сборки и проверки электрических схем и включения их в работу. И все это сделано без прекращения функционирования станции!
Надо отдать должное нашим космонавтам, которые сумели выполнить такой сложный комплекс работ в условиях космического полета. Этот опыт позволяет рассматривать орбитальную станцию как место построения орбитальных комплексов для будущих межпланетных перелетов.
Слабым звеном был центральный вычислитель ЦВУ С-5, статистика его работоспособности показала средний период наработки на отказ порядка 1,5-2 года. В результате исследований, проведенных в начале 90-х, выяснилось, что причиной такого малого ресурса стала технология многослойной полиимидной бескорпусной сборки, в результате чего прибор не выдерживал длительных температурных колебаний. В полете эти ЦВУ пришлось периодически менять не только по причине смены версии программного обеспечения (технология перезаписи всего объема ПО в памяти ЦВМ у нас появится позднее, только на «Ямале» и МКС), но и для замены отказавшей ЦВМ. Всего «в обороте» было три комплекта ЦВУ С-5, которые после отказа возвращались на Землю, ремонтировались и использовались в полете повторно. За счет доставки и замены неисправных комплектов работоспособность всего комплекса была обеспечена.
Работы в области съемки звезд и геопривязки космических снимков с учетом ориентации КА и его положения на орбите были начаты в ИКИ РАН в 1966 году после того, как сюда перешла большая группа специалистов из Московского института инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (МИИГАиК). Целью этих работ не было создание прибора для определения ориентации КА. Поэтому вышедшая в 1969 году в журнале «Космические исследования» статья к. т. н. Я.Л. Зимана, инициировавшего и возглавлявшего эти работы, «Определение ориентации КА по снимкам звезд» носила теоретический характер. Она обосновывала возможность распознавания звезд по угловым расстояниям между ними и ориентировала читателя на использование на борту фотографической техники для синхронной съемки земной поверхности и звезд небесной сферы.
Эксперименты по синхронной съемке земной поверхности и звезд небеснойсферы были проведены ИКИ РАН на пилотируемых станциях «Салют-2» и «Салют-3» в 1973-1974 годах. Для этого на борт станций было установлено по два фотоаппарата БА-ЗК (бортовая аппаратура - звездная камера). Оба аппарата, показанные на рис. 1, представляли собой специально доработанные в ИКИ РАН аэрофотоаппараты АФА БА-210. Аэрофотоаппараты АФА БА-210, адаптированные для установки на станцию «Салют».
Аппарат для съемки земной поверхности был установлен в переходном отсеке. Съемка звезд производилась другим аппаратом, установленным в жилом отсеке. Работа обоих аппаратов синхронизировалась общим программно-временным устройством. При съемке звезд в фотоаппаратах вводилась подсветка крестов координатных меток, которые впечатывались в кадры съемки. Впечатывалось в снимки и время. В процессе наземной обработки данные об ориентации станции на момент съемки извлекались из снимка звезд небесной сферы, дополнялись абсолютным временем и расчетными значениями орбитальных параметров. Все это в целом в перспективе должно было позволить выполнять геопривязку снимков без использования картографического материала.
В перспективе, потому что извлечение из снимка звезд параметров ориентации КА требовало в то время огромных трудозатрат. Измерение координат звезд и их распознавание по звездным атласам делались вручную. На обработку одного снимка на первых порах уходили недели. Но именно этот опыт положил начало формированию представлений о подходах к решению задачи автоматического определения параметров ориентации КА, необходимых для этого аппаратных средствах, принципах построения бортовых звездных каталогов, алгоритмах и программах распознавания звезд и т.д.
Следует отметить, что в те годы звездные датчики ориентации, способные с высокой точностью определить направление на ограниченное число самых ярких звезд небесной сферы, уже существовали. В СССР они разрабатывались и производились ЦКБ «Геофизика» и на протяжении нескольких десятилетий широко использовались и используются в космической технике в качестве астрокорректоров для гироскопов, достигнув за это время высокого уровня совершенства и надежности. Недостатком этих приборов было то, что выполняемая с их помощью процедура астрокоррекции получалась громоздкой и сложной. Она требовала перенацеливания датчика с одной гидирующей звезды на другую. Приборы на основе фотоумножителей в принципе не могли одновременно определять направление на несколько звезд.
Первые матричные приемники изображения на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) появились в СССР в начале 70-х годов прошлого века. Тогда их часто называли твердотельными аналогами телевизионных передающих трубок. Но в отличие от них матричные приемники имели строгую геометрию растровой структуры, что позволяло с их помощью выполнять измерения расстояний между отображаемыми на них точечными объектами. Иными словами, ПЗС-матрицы давали возможность построить устройство, способное одновременно наблюдать группу звезд, измерять расстояния между ними с высокой точностью и делать это гораздо более эффективно, чем это удавалось с помощью приборов на основе ФЭУ (фотоэлектронных умножителей) и тем более фотоаппаратов. Появилась возможность создания устройства, которое могло значительно упростить процедуру астрокоррекции, а в перспективе сделать ее непрерывной, что позволило бы снизить требования к гироскопическим приборам. Концепция широкопольного звездного датчика, способного определять параметры трехосной ориентации КА на основе измерения угловых расстояний между звездами по изображению произвольного участка небесной сферы, была сформулирована в ИКИ РАН во второй половине 70-х годов прошлого века.
Первые заместители обладали большой властью, но генеральный конструктор осуществлял постоянный контроль за ходом всех работ и за деятельностью основных руководителей предприятия. В.П. Глушко проводил регулярные совещания, участники которых приглашались заранее. Валентин Петрович при этом был, как всегда, спокоен и сдержан, говорил не повышая голоса. Объявлялась программа, и начиналось последовательное рассмотрение вопросов. Глушко доставал свою записную книжечку красного цвета, которую все прозвали потом «красной книгой», открывал нужную страницу и зачитывал: «За этот вопрос у нас отвечает такой-то». И далее, обращаясь к названному: «Докладывайте».
Разносы за ненадлежащее исполнение делались тоже спокойным голосом, но при этом давались поручения первым заместителям, которые записывались в «красной книге», что имело глубокий смысл: лучше было на заметку в эту книгу не попадать. Помимо генерального конструктора и Совета Главных конструкторов все основные работы, проводимые его первыми заместителями (точнее графики работ), контролировались министерством, Военно-промышленной комиссией и аппаратом ЦК КПСС.
Десять лет потребовалось В.П. Глушко, чтобы выстроить свою космическую программу. Поддержка Дмитрия Федоровича Устинова, а затем Олега Дмитриевича Бакланова позволила ему к началу 80-х выйти на завершающую прямую разработки, изготовления и испытания космических изделий. В 1985 году на полигоне началась подготовка к запуску станции «Мир». Станция будет выведена на орбиту в феврале 1986 года и начнет свой 15-летний космический марафон. Одновременно появится новая транспортная система, созданная на основе корабля «Союз Т»: модифицированный корабль «Союз ТМ» и грузовой корабль «Прогресс-М». Применение новых технических решений позволит осуществлять регулярные полеты без серьезных аварий. Главная работа Валентина Петровича - большой реактивный двигатель проходит труднейшую фазу наземных испытаний.
Генеральный конструктор выдерживает правило: двигатель, до того как его поставят на ракету, должен на земле показать ресурс по крайней мере в три раза выше расчетного. Наконец, в середине 90-х по носителю «Энергия» наступает летная испытательная фаза, которая началась стартами PH «Зенит» в 19851986 годах в подтверждение работоспособности боковых блоков PH «Энергия». Первый старт PH «Энергия» состоится в мае 1987 года, а триумфальный полет второй «Энергии» с многоразовым кораблем «Буран» - в ноябре 1988 года. Этими достижениями В.П. Гтушко выполнит данное 16 лет назад руководителю государства обещание - ликвидировать отставание от США в космосе.
Не могу обойти вопрос о закрытии программы Н-1, осуществленном В.П. Глушко после его назначения руководителем предприятия. Валентин Петрович вызвал к себе главного конструктора Н-1 Бориса Аркадьевича Дорофеева и дал ему указание готовить приказ о закрытии этой темы. На это он получил категорический отказ и заявление Б.А. Дорофеева об увольнении. Приказ был выпущен за подписью Валентина Петровича, работы по этой теме прекращены. Решение было очень непростым, о чем свидетельствует тот факт, что официальное закрытие этой темы правительственными решениями не только в ЦКБЭМ, но и на предприятиях смежников со списанием затрат произошло только два года спустя. В.П. Глушко считал себя основной фигурой космической эпопеи страны - эти амбиции привели его в свое время к разногласиям с С.П. Королёвым и формированию собственной программы создания нового носителя.